Аннотация

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования для производства сливочно-растительного спреда, сливочного масла и крема на растительных маслах эмульгаторов - дистиллированных моноглицеридов Е 471 (Palsgaard 0291), а также композиции Е 471 с лецитином Е 322 (Palsgaard 3228) и фосфатидным концентратом. Исследовано влияние различных эмульгаторов на процесс кристаллизации композиций молочного жира и рапсового масла в различном соотношении. Приведены данные о температуре и времени кристаллизации жировых систем.

Ключевые слова

Кристаллизация, эмульгаторы, фазовый переход, молочно-жировые композиции, спреды, структура, пластичность

ВВЕДЕНИЕ

Введение Основу технологии сливочно-растительных спредов составляет получение однородной молочно-жировой эмульсии. Для получения прочных концентрированных эмульсий необходимо внесение в систему специальных стабилизирующих веществ - эмульгаторов, обеспечивающих получение тонкодисперсных, агрегативно устойчивых систем. Действие эмульгаторов обусловлено их способностью скапливаться на границе двух жидких фаз, снижая межфазное натяжение, и создавать вокруг капель защитный слой, препятствующий коагуляции и коалесценции [3]. Выбор эмульгаторов, а также правильное сочетание и дозировка эмульгирующих композиций позволят вырабатывать эмульсионные продукты требуемого качества с варьируемым в широком диапазоне соотношением жировой и водной фаз. Тип эмульгатора и его дозировка зависят от массовой доли жира в эмульсионном продукте назначения (бутербродный, для жарения, выпечки), режимов технологического процесса, вида используемого растительного жира, степени замены молочного жира на растительный, условий и сроков хранения продукта [2]. В настоящее время при получении эмульсий широко распространены композиции высоко- и низкомолекулярных ПАВ, природным прототипом этой композиции является белково-фосфолипидный комплекс, из которого построены все биологические мембраны и оболочки природных эмульсий. Последние годы современный ассортимент таких перспективных продуктов, как растительно-сливоч-ные и растительно-жировые спреды, соусы на основе растительных масел, соусы майонезные, кремы на растительных маслах, ориентирован на выпуск низкокалорийной продукции с повышенным содержанием влаги. В связи с этим проблема получения стабильных эмульсий, не расслаивающихся в процессе производства и хранения, становится более актуальной. Как правило, для стабилизации низкожирных эмульсий необходимо использовать эмульгаторы смешанного типа или композиции эмульгаторов, сочетающих в себе гидрофильные и гидрофобные свойства. Таким образом, свойства эмульгаторов и правильный их выбор определяют качество эмульсий [1]. Основные принципы выбора стабилизирующих и эмульгирующих систем связаны сегодня с ориентацией на группу соединений природного происхождения или их синтетических аналогов, наиболее перспективны из которых добавки, обладающие максимальной функциональностью и позволяющие создавать широкий спектр эмульсионных продуктов с заранее заданными свойствами. В зарубежной и отечественной практике синтезированы и исследованы многочисленные классы поверхностно-активных веществ. Наиболее распространенными являются моно- и диглицериды пищевых жирных кислот; лецитин и фосфолипиды; эмульгаторы на основе полиглицерина и другие. Важно отметить, что основной акцент сегодняшнего времени в концепции сбалансированного и качественного питания ставится на разработку молочно-жировой продукции с диапазоном жирности 40-60 %, широкое внедрение которой позволит решить многие важные социальные и экономические проблемы: значительно увеличить объем выработки продукции из тех же ресурсов молока-сырья, что повысит эффективность производства; улучшить наполняемость рынка высококачественными сливочно-растительными спредами, близкими по потребительским показателям к сливочному маслу и превосходящими его по биологической ценности; более полно удовлетворить спрос потребителей за счет расширения ассортимента; повысить покупательскую способность россиян вследствие более низкой стоимости новых продуктов. Вместе с тем качественное и количественное изменение жировой составляющей эмульсионных продуктов позволит вырабатывать широкое разнообразие продукции с учетом назначения и специфики использования. Таким образом, производство молочно-жировых эмульсионных продуктов (спредов, кремов, соусов) - предмет интенсивных научных исследований и технологических разработок. Методы и материалы Органолептическую оценку спредов проводили по 20-балльной шкале, в том числе при максимальной оценке вкуса и запаха 10 баллов, консистенции - 5 баллов, цвета - 3 балла, упаковки и маркировки - 2 балла. Йодное число определяли по ГОСТ 5475-69. Перекисное число определяли по ГОСТ Р 51487-99. Стойкость эмульсии определяли методом центрифугирования по ГОСТ 30004.2-93-2. Результаты и их обсуждение Исследованы поверхностно-активные вещества, наиболее распространенные в производстве масложировых продуктов: дистиллированные моно- и диглицериды жирных кислот и их композиции с эфирами моно- и диглицеридов лимонной и жирных кислот, с лецитином (или с комплексом фосфолипидов), а также фосфатидный концентрат. Эмульгаторы, используемые в производстве молочно-жировых эмульсионных продуктов с использованием композиции молочного жира, растительных жиров и масел, должны соответствовать определенным требованиям: - обладать пищевыми достоинствами и быть физиологически безвредными; - стабилизировать высоко- и низкодисперсные эмульсии и повышать их устойчивость; - способствовать удержанию влаги в масле при механической обработке в процессе производства; - обеспечивать стойкость масла при хранении. Промышленностью вырабатывается широкий спектр моно- и диглицеридов, отличающихся друг от друга по ряду показателей, определяющими из которых являются температура плавления и йодное число, характеризующие степень ненасыщенности. Нами исследованы физико-химические показатели эмульгаторов фирмы Palsgaard с шифрами 0291, 1308, 3228, 6111. Характеристика эмульгаторов приведена в табл. 1. При выборе эмульгатора для спредов различной жирности следует учитывать значения этих показателей. Так, насыщенные моноглицериды с йодным числом 2-3 г J2/100 г и содержанием моноглицерида до 80 % используются при производстве высокожирных эмульсий (массовая доля жира 75-85 %). В эмульгаторах такого класса не так сильно выражена эмульгирующая способность, как способность оказывать влияние на кристаллическую решетку, которая укрепляет структуру кристалла и таким образом уменьшает или препятствует выделению жидкого растительного масла. При производстве низкожирных спредов необходимо использование моноглицеридов с высокими эмульгирующими свойствами, которые состоят в стабилизации эмульсии посредством воздействия на поверхность соприкосновения фаз воды и жира. Для низкожирных масел (массовая доля жира 50-60 %) требуется применение ненасыщенного эмульгатора с йодным числом 50-90г J2/100 г и содержанием моноэфира 40-60 %. Промышленностью выпускается широкий ассортимент эмульгаторов на основе моно- и диглицеридов. Таблица 1 Характеристика эмульгаторов Palsgaard ХарактеристикаPalsgaard 0291Palsgaard 3228Palsgaard 1308Palsgaard 6111 КодЕ 471Е 471/ Е 322Е 471/ Е 475Е 471 Температура плавления,°С54,854,527,062,0 Состав эмульгатораДистиллированные моноглицериды жирных кислотМоно- и диглицериды жирных кислот, эфиры моно- и диглицеридов жирных кислот, лецитинМоно- и диглицериды жирных кислотМоно- и диглицериды жирных кислот Йодное число, в г J2/100 г 60 65 85 3 Рекомендуемая доза, %0,4-0,60,25-0,30,5-1,00,3-1 Широкое использование в производстве эмульсионных продуктов находят композиции моно- и диглицеридов с пищевыми фосфолипидами. Такая смесь не только сохраняет все положительные качества эмульгатора Е 471, но и улучшает функциональные свойства ПАВ, поскольку фосфатиды обладают гидрофильностью и способностью более прочно удерживать влагу при повышенных температурах за счет способности переходить в присутствии воды в гидратную форму. В связи с этим эмульгатор смешанного типа обладает, наряду с эмульгирующей, антиразбрызгивающей способностью. С целью изучения влияния эмульгаторов на устойчивость спредов к разбрызгиванию в процессе жарки при температуре 190+2 0С были определены значения разбрызгивающей способности для образцов спредов, содержащих различные эмульгаторы. Эффективность действия стабилизирующей системы оценивалась следующим образом: в рецептурную композицию спреда с массовой долей жира 72,5 % вносили 1 % эмульгатора (в первый образец - моно- и диглицериды жирных кислот Е 471, во второй - моно- и диглицеридов жирных кислот и лецитина Е 471/Е 322) и определяли устойчивость полученных эмульсий. Результаты исследований показали, что наиболее устойчивыми к разбрызгиванию были образцы спреда, содержащие композицию моно- и диглицеридов жирных кислот и лецитина (разбрызгивающая способность 0,15 %, в то время как для сливочно-растительного спреда с использованием моно- и диглицеридов жирных кислот - 0,35 %). Кроме того, установлено, что совместное использование лецитина и моно- и диглицеридов жирных кислот повышало устойчивость спредов к окислению. Динамику окислительных процессов изучали по изменению перекисного числа в условиях ускоренного окисления. Анализируя полученные данные, следует отметить, что внесение в спред композиции моно- и диглицеридов жирных кислот с лецитином оказывает тормозящее действие на образование перекисей и гидроперекисей. В жировой основе спреда, включающей лецитин, перекисное число изменилось от 2,5 до 4,8 ммоль акт. кислорода/100 г, в то время как в образце без внесения лецитина этот показатель увеличился до 7,8 ммоль акт. кислорода/100 г. Кроме того, присутствие лецитина в эмульгаторе повышает его биологическую ценность. Лецитин - один из широко применяемых эмульгаторов в производстве пищевых продуктов. Эмульсии, содержащие лецитин, имеют повышенную вязкость, устойчивы в отношении расслаивания и не разбрызгиваются при термическом воздействии. На практике лецитин используется в рецептурах маргариновой продукции совместно с моноглицеридами. Таким образом, существует большое разнообразие эмульгаторов, характеризующихся многофункциональностью: эмульгирующая, антиоксидантная и антиразбрызгивающая способность. Выбор эмульгатора определяется требуемыми от него свойствами, а также пониманием того, как следует его использовать совместно с другими пищевыми компонентами. Следует отметить, что наряду с синтезированными стабилизирующими системами широкое применение находят эмульгаторы природного происхождения, обладающие максимальной функциональностью и позволяющие создавать широкий спектр эмульсионных продуктов с заранее заданными свойствами. К группе таких добавок принадлежат растительные фосфолипиды, вырабатываемые путем гидратации растительных масел. Нами изучены фосфолипиды, выделенные из подсолнечного и соевого масла. Содержание фосфолипидов зависит от вида масла и способа его производства. Данные по содержанию фосфолипидов в нерафинированных маслах представлены в табл. 2. По химической природе все типы фосфолипидов представляют собой соединения дифильной природы, гидрофобная часть представлена радикалами жирных кислот, а гидрофильная - активными группами (эфирными, гидроксильными, карбоксильными, азотсодержащими и др.). В состав фосфолипидов растительного происхождения входят глицерофосфолипиды, содержащие азотные основания (кислоты) и не содержащие азот (полиолсодержащие). Таблица 2 Содержание фосфолипидов в нерафинированных маслах МаслоМассовая доля фосфолипидов, % в пересчете на стеароолеолецитин Соевое экстракционное4,0-6,0 Подсолнечное: прессовое0,3-0,7 экстракционное0,7-1,2 Хлопковое: прессовое0,8-1,6 экстракционное1,4-2,8 Рапсовое: прессовое0,4-0,7 экстракционное0,7-1,3 Общность в строении глицерофосфатидов позволяет рассмотреть их как производные 1,2 диацил - sn-глицеро-3-фосфата. Фосфатидный комплект растительных масел имеет сложный состав. В табл. 3 приведен групповой состав фосфолипидов, выделенных из нерафинированных растительных масел. Таблица 3 Состав фосфолипидов растительных масел Фосфолипиды, %Масло подсолнечноесоевое Фосфатидилхолины 18-2118-22 Фосфатидилэтаноламины 21-2313-15 Фосфатидилинозитолы12-156-7 Фосфатидилсерины13-1520-16 Фосфатидные кислоты5-75-9 Полифосфатидные кислоты10-1412-13 Дифосфатидилглицерины12-1414-15 Следует отметить, что такие группы фосфолипидов, как фосфатидилинозитолы, фосфатидные и полифосфатидные кислоты, способны взаимодействовать с одно-, двух- и трехвалентными металлами, фосфатидилсерины - с двух- и трехвалентными металлами, фосфатидилэтаноламины - с одновалентными. Связывая следы металлов, фосфолипиды подавляют процесс аутоокисления, что является весьма важным для повышения стойкости жировой основы в процессе хранения. Дифильное строение молекул фосфолипидов свидетельствует об их поверхностной активности, связанной со способностью изменять фазовые и энергетические взаимодействия на границах раздела фаз. Их активность особенно ярко выражена на границе раздела фаз «неполярный растворитель - вода» и «малополярный растворитель - вода», например «масло - вода». В зависимости от особенностей строения фосфолипиды могут образовывать как классические мицеллы в воде, так и обращенные мицеллы в неполярных растворителях. Эмульгирующая способность фосфатидов объясняется главным образом наличием в них лецитина и кефалина, общее содержание которых составляет до 45-60 %. Хорошо сбалансированные полярные и неполярные группы в молекулах данных фосфолипидов определяют их эффективное эмульгирующее действие. Аналогично фосфатидилхолину (лецитину) стремятся синтезировать многие промышленные эмульгаторы. Пищевые растительные фосфолипиды успешно применяют в качестве эмульгатора и биологически ценной добавки при производстве диетических эмульсионных продуктов - маргаринов, майонезов, спредов. Кроме этого, лецитины используют как разжижители шоколадных масс, в качестве пищевых биологически активных добавок и как стабилизаторы различных желейных продуктов. Таким образом, основные функции фосфолипидов в пищевых продуктах связаны с эмульгированием, особенностями которого являются способности образовывать и поддерживать в однородном состоянии как прямые, так и обратные эмульсии; стабилизацией различных систем; пеногашением; антиразбрызгивающей способностью. Перечисленные функции определяют фосфолипиды как традиционные пищевые добавки, преднамеренно вносимые в пищевые продукты с целью придания им заданных свойств, а также повышения их антиоксидантного потенциала и увеличения сроков хранения, так как установлено антиокислительное действие некоторых фосфолипидов. Однако использование фосфолипидов в технологии эмульсионных продуктов не ограничивается решением только технологических задач, их высокая физиологическая активность создает предпосылки для создания новых видов биологически полноценных жировых продуктов. Медико-биологические исследования, проведенные институтом питания РАМН, показали, что пищевые растительные фосфатиды обладают высокой биологической активностью, проявляющейся в благоприятном воздействии на липидный обмен, функциональное состояние печени, в снижении гиперхолестеринемии, повышении антиокислительных функций организма. Будучи природными эмульгаторами, фосфолипиды обеспечивают перенос жирорастворимых витаминов, способствуя их окислению в печени и трансформированию в тканях и т.д. Исходя из биологической активности фосфолипидов и современных представлений о сбалансированном питании установлено, что средний пищевой рацион взрослого человека должен содержать 3,5-5,0 г лецитина. Учитывая высокие физиологические и пищевые достоинства фосфолипидов, а также их широкое применение в пищевой промышленности, предусматривается извлечение фосфолипидов с целью производства самостоятельных продуктов, так называемых фосфатидных концентратов различного состава и свойств. Основным источником промышленного получения фосфатидных концентратов для пищевой промышленности служат жидкие растительные масла, главным образом соевое, реже подсолнечное, рапсовое, кукурузное и др. Они содержат до 60 % фосфолипидов (в состав которых входят до 25 % фосфатидилхолинов - лецитинов, до 25 % фосфатидилэтаноламинов - кефалинов, 16-17 % дифосфатидилглицеринов, 5-10 % фосфатидных кислот, до 15 % фосфатидилсеринов), до 40 % триацилглицеринов, а также β-ситостерин и жирорастворимые витамины, в том числе токоферолы. Нами получены образцы кремов на растительных маслах с массовой долей жира 35 %. В качестве эмульгирующей системы были использованы: Palsgaard 0291, фосфатидный концентрат 0,8 %. Стабилизаторами эмульсионной системы являлись: хамульсион ЕМД 30 (включающий модифицированный крахмал, сухой яичный желток, гуаровую муку, ксантан, фосфат кальция) - 3,5 %; белки обезжиренного сухого молока - 2 %. Готовый продукт характеризовался высокой степенью стабильности эмульсии (98 %). На следующем этапе изучали влияние эмульгаторов фирмы Palsgaard с шифрами 0291, 1308, 3228 на кристаллизационные и структурообразующие свойства спредов и влияние дозировки на органолептические и физико-химические показатели эмульсионных продуктов. Для производства спредов с массовой долей жира 61,5 % были выбраны ненасыщенные моноглицериды. Они обладают хорошими эмульгирующими свойствами и повышенной влагоудерживающей способностью. Основное назначение этих эмульгаторов - получение и стабилизация водно-жировой эмульсии, улучшение пластичности готового продукта. Дозировка эмульгатора зависит от жирности спреда, количества молочных белков и технологической схемы производства. Для проведения эксперимента были приготовлены 15 образцов спредов на основе молочного жира с различным содержанием рапсового масла и эмульгатора. При этом учитывался интервал дозировки, рекомендованный фирмой-производителем, так как увеличение дозировки положительно влияет на стойкость эмульсии, но ухудшает вкус продукта, придавая ему явно выраженную горечь. В качестве контрольных образцов использовано сливочное масло 72,5 и 61,5 % жирности без использования эмульгаторов. Результаты исследований представлены в табл. 4. При органолептической оценке консистенции установлено, что образы 11 и 17 (с долей растительного масла 15 и 25 %) имеют крошливую консистенцию. Кроме того, указанные образцы представляют собой нестабильную эмульсию (стойкость эмульсии составила 84 %), при этом образец 8 (содержание рапсового масла в жировой основе 10 %) отличается пластичной консистенцией и высокой стойкостью эмульсии (96 %). Таким образом, следует отметить, что увеличение доли жидкого растительного масла более 10 % приводит к получению нестабильной эмульсии. При этом следует учитывать, что эмульгирующие системы, содержащие лецитин, рекомендуется применять в эмульсионных системах, содержащих жира не менее 60 %, из-за выраженных гидрофильных свойств лецитина, так как водная фаза становится активной и эмульсия оборачивается. Таблица 4 Показатели процесса кристаллизации композиций молочного жира и рапсового масла № образцаМассовая доля жираСодержание молочного жира: рапсового масла, %ЭмульгаторТемпература начала фазового перехода, °СТемпература окончания фазового перехода, °СВремя кристаллизации, мин ШифрДозировка, % 172,5100:0--17,512,72:20 261,5100:0--17,014,43:05 361,5100:002910,620,114,02:00 461,5100:013081,019,812,53:18 561,5100:032280,314,612,82:00 661,590:1002910,620,710,21:10 761,590:1013081,018,38,95:30 861,590:1032280,314,39,22:35 961,585:1502910,619,310,41:50 1061,585:1513081,013,07,05:10 1161,585:1532280,312,29,63:00 1261,580:2002910,618,19,82:50 1361,580:2013081,011,57,44:00 1461,580:2032280,310,58,51:35 1561,575:2502910,613,67,33:10 1661,575:2513081,011,65,64:50 1761,575:2532280,39,67,31:00 При оценке образцов 4, 7, 10, 13, 16 (с эмульгатором 1308) установлено, что эти образцы характеризуются низкой степенью стабильности эмульсии (стойкость эмульсии составила 75 %). При увеличении дозировки эмульгатора более 1 % повышается стабильность эмульсии, но данные образцы имеют небольшую горечь в послевкусии. Образцы 6, 9, 12 и 15, где в качестве эмульгатора использовался Palsgaard 0291, имели максимальную балльную оценку по органолептическим показателям. Следует отметить высокую степень пластичности и стойкости эмульсии у данных образцов. При исследовании влияния доли рапсового масла на процесс кристаллизации следует отметить, что при увеличении доли жидкого растительного масла требуется более высокая степень переохлаждения. Так, температура начала фазового перехода в образце № 5 (без использования рапсового масла) составила 14,6 °С (время кристаллизации - 2 минуты), при внесении 10 % рапсового масла - 13,3 °С (время кристаллизации - 2 минуты 35 секунд), при внесении 20 % рапсового масла - 10,5 °С (время кристаллизации - 1 минута 35 секунд). При снижении температуры начала кристаллизации уменьшается время кристаллизции. Анализ результатов исследований позволил выбрать наиболее оптимальный вид эмульгатора из трех апробированных. Полученные результаты свидетельствуют, что кристаллизация жиров и масел, а также их композиционных смесей является одним из важнейших процессов при производстве сливочных масел, спредов, маргаринов. Этот процесс определяет свойства готового продукта и зависит не только от глицеридного состава и содержания твердой фазы жира, но и от типа и дозировки эмульгатора, без которого современная технология получения эмульсионных продуктов с заданными свойствами и требованиями по транспортировке и хранению невозможна.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вышемирский, Ф.А. Маслоделие в России (история, состояние, перспективы). - Углич, 1998. - 590 с.
2. Булдаков, А.С. Пищевые добавки: справочник. - СПб.: Ut, 1996. - 240 с.
3. Терещук, Л.В. Молочно-жировые композиции: аспекты конструирования и использования: монография / Л.В. Терещук, М.С. Уманский; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2006. - 209 с.